Chapitre 8 Convergence et collision continentale carte du TP 1. Carte des fonds océaniques et des vecteurs mouvements relatifs aux frontières des plaques lithosphériques Himalaya Mont Blanc Les chaînes de montagne sont des vastes ensembles de reliefs élevé (Mont Blanc à 4807 m, Everest à 8844), longs de quelques centaines ou quelques milliers de km et de largeur beaucoup plus faible. On appelle orogenèse l ensemble des processus qui conduisent à la formation de reliefs. I Des traces de collision A Les indices d un raccourcissement 1 Des plis Doc 1 p 216 Dans les Alpes, les plis sont dus à des contraintes compressives exercées sur ces roches sédimentaires déjà déposées, qui n ont pas cassé mais ont subi une déformation ductile. La
ductilité dépend de plusieurs paramètres : profondeur/pression (corrélation positive), température (corrélation également positive), mais aussi nature minéralogique de la roche. Rappel : une phase de plissement est due à une compression et il se forme autant de synclinaux que d anticlinaux. 2 Des failles inverses Doc 2 p 216 Dans les Alpes, se trouvent des failles inverses, témoins de contraintes compressives avec un comportement cette fois-ci cassant des roches, qui peut-être lié aux conditions PT, à la rapidité avec laquelle s est exercée la contrainte ou encore la nature minéralogique des massifs rocheux 3 Des charriages Dans les Alpes suisses, des formations permiennes (-280 MA) reposent sur des formations plissées du crétacé et Eocène (-100 à -50 MA). On peut parler de discordance car cette disposition est contraire à ce que prédit le principe de superposition. Un chevauchement de grande amplitude (quelques dizaines à plusieurs centaines de km) a eu lieu pour que les terrains se positionnent : on parle de charriage, phénomène tectonique entraînant un ensemble de terrains à recouvrir d autres formations géologiques, créant ainsi un contact anormal. B Les indices d un épaississement : une topographie particulière Analyse des documents p 218-219 Les profils sismiques montrent que la chaîne des Alpes est constituée par : - une racine crustale profonde (le Moho se trouve à plus de 50 km de profondeur à l aplomb des hauts massifs) - un empilement d unités crustales séparées par de grands chevauchements, recoupant à la fois croûte et manteau. De grandes failles, comme le front pennique en sont le témoignage (zone médiane sur zone externe). C Datation relative des structures observées Plis et failles sont recoupés par les chevauchements (sachant que certaines failles correspondent au charriage), ils leurs sont donc antérieurs d après le principe de recoupement. Le charriage de Digne est postérieur à l Oligocène. Attention à ne pas utiliser le principe de superposition au niveau d une nappe de charriage. II Les témoins d un ancien domaine océanique A Des failles normales à l origine de blocs basculés : marges passives Voir power point les marges passives XP+Vidéoprojecteur Doc 2 p 221 Certains massifs comme le Pelvoux présentent à l affleurement du socle continental fracturé par une série de failles normales plus ou moins parallèles, qui délimitent des blocs basculés larges de plusieurs km. Entre les failles, au niveau des blocs basculés, s accumulent des sédiments océaniques (mieux conservés dans les creux que dans les crêtes) : marge passive. Ce type de structure est le premier à se mettre en place lors d un rifting, ouverture d un nouvel océan.
B Des roches sédimentaires On retrouve dans les Alpes des roches sédimentaires, qui se sont déposées en milieu marin : c est le cas des Radiolarites caractéristiques des grandes profondeurs (roches siliceuses des plaines abyssales). Les calcaires sont eux caractéristiques de moins grandes profondeurs mais toujours en milieu marin. C Des ophiolites Document 1 p 220 On appelle ophiolite ou ensemble ophiolitique, les roches magmatiques plus ou moins métamorphisées que l on trouve dans les chaînes de montagne et qui sont des fragments de la croûte océanique et du manteau supérieur portés en altitude lors d une collision continentale. Elles sont constituées de bas en haut de péridotites, de gabbros et de basaltes. Dans les Alpes, les ophiolites sont âgées de 150 à 180 MA. D Les indices de la fermeture de l océan alpin : le métamorphisme des zones de subduction Les gabbros retrouvés dans les complexes ophiolitiques ont subi un léger métamorphisme par augmentation de la profondeur, diminution de la température et hydratation de la croûte : formation d hornblende. Puis un métamorphisme un peu plus intense s est produit : présence d actinote et de chlorite caractéristiques des schistes verts et de la subduction. La présence de glaucophane et grenat, minéraux caractéristiques de métamorphisme de haute pression basse température confirme que des portions de lithosphère océanique ont «subducté». Aujourd hui ces roches se retrouvent en surface dans des conditions de stabilité relative (pas le temps de s équilibrer, et eau disparue).
Chemin PTt des gabbros des Alpes III Evolution tardive des chaînes de montagne La collision se poursuit encore de nos jours et s accompagne d une remontée de la racine crustale. De plus on observe : - une érosion qui tend à aplanir les reliefs, - une fusion partielle de la croûte située en profondeur, entraînant la formation de roches plutoniques comme le granite. Composition de la lithosphère continentale granite Géotherme continental et solidus du
Conclusion : Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des roches qui contiennent des témoins minéralogiques des conditions de pression et température d une subduction. Il s agit d éléments d une ancienne lithosphère océanique subduite et ramenée en surface (ophiolites). Dans les Alpes franco-italiennes affleurent des témoins de marges passives : sédiments, blocs basculés et de croûte océanique non subduite (ophiolites). Les marges passives sont déformées et témoignent de la collision continentale. La convergence est ici absorbée par la déformation des marges qui se raccourcissent et s épaississent, conduisant à la formation d une chaîne de montagnes. Les conséquences les plus visibles du raccourcissement et de l épaississement de la croûte continentale sont : - une topographie particulière (des reliefs élevés associés à une racine crustale), - des plis, des failles et des charriages. Après la collision, la chaîne de montagnes est le lieu d une évolution tardive : érosion en surface, fusion partielle en profondeur. La fin de ce chapitre est l occasion de dresser un rapide bilan de la dynamique de la lithosphère, de l ouverture océanique à la naissance d une chaîne de montagnes.
L orogenèse alpine en bref